CN1164256A

CN1164256A - 涂覆酶颗粒

Info

Publication number: CN1164256A
Application number: CN 95196297
Authority: CN
Inventors: C·S·M·安蒂拉; A·L·斯密特
Original assignee: Genencor International Inc
Current assignee: Danisco US Inc
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-11-05

Abstract

本发明涉及涂覆酶颗粒及制备涂覆酶颗粒的方法，该方法包括以下步骤：(i)将酶颗粒与涂料接触，所述涂料是(a)一种非水液体或其水乳浊液，或者(b)一种油性混合物，它包括至少一种(a)中的液体，液体中溶有熔点在30～90℃范围内的第二种组分，进行所述的“接触”是为了在所述颗粒上提供所述涂料用量低于25wt％的基本均匀的涂层，以及(ii)将步骤(i)中形成的颗粒与防结块剂接触以获得由Heubach磨耗试验测定的粉尘值低于2μg的自由流动颗粒。

Description

涂覆酶颗粒

本发明涉及涂覆酶颗粒，尤其涉及用于以下方面的涂覆酶颗粒：去污剂组合物，如洗衣粉及洗碟组合物；漂白剂组合物；以及食品如焙烤食品。本发明进一步涉及制备这类涂覆酶颗粒的方法。

在本发明所涉及的领域中，粉尘的形成是一个熟知的问题。颗粒之间易于相互摩擦会导致颗粒部分地、甚至全部分化，以至降低其贮存稳定性并促进粉尘的形成。酶粉尘会使酶颗粒的生产者及消费者感到不舒服(例如皮肤刺激)，尤其是当酶颗粒包含于洗涤剂组合物中时。此外，长期与酶粉尘接触会导致过敏性及变应性反应。

业已开发出克服或减轻了粉尘问题的各种酶制剂及其制备方法。

例如，在U.S.Patent No.4,106,911及JP293167/85中，描述了涂覆酶附聚物的方法：将酶颗粒加热后投入高速混合机中，加入熔化了的PEG1500或PEG4000及TiO₂，这样将颗粒涂上PEG/TiO₂混合物。通过该技术制得的颗粒其淘析粉尘值(elutriation dust figure)显著低于未涂覆的颗粒，且淘析试验(elutriation test)测定的酶粉尘值约为90AU/60g。

U.S.Patent No.4,973,417描述了一种方法，其中将温度约为60℃的、包括(甲基)丙烯酸酯共聚物的涂料水分散体喷到流化床干燥器中的酶颗粒上，以提高去污剂组合物中的酶稳定性。

WO-92/11347中公开的方法也用到流化床涂覆机，其中将PEG2000及TiO₂的水溶液喷到热的颗粒上，以改善这些颗粒的颜色及粉尘值。

欧洲专利申请0 139 829描述了一种方法，它包括下列步骤：在流化床干燥器中将水溶性或分散性酶涂到核心颗粒表面；然后将可形成大分子膜的涂覆剂溶液或分散体喷到流化床干燥器中干燥了的、酶包被的核心颗粒上。

国际专利申请93/07263描述了一种颗粒状酶组合物，它包括核心、酶层及一或多层涂层。其外层涂层是在流化床中涂上的。与此文的上述文献中所述的产物相比，所得产物显示出相当低的酶粉尘值，按Heubach磨耗试验测定的该值约为4-7μg。

在U.S.Patent No.4,242,219中描述了将一种涂料应用于酶颗粒，所用的涂料应避免涂覆的颗粒失去水分。该涂料的用量可低于5wt％，它含有选自下列物质的防水剂：石蜡油、亚麻子油、地蜡、可可蜡(cocoawax)、小烛树蜡、加洛巴蜡、石蜡、蜂蜡、微晶蜡及羊毛脂及其混合物。这类颗粒的粉尘值都高：按淘析试验测定的该值高达50DE，且该文献并未明确说明实施保温涂层的任何方法。

在比利时专利申请BE-A-838125中描述了一种涂覆方法：当将一种粉状产物涂到在旋转器(murmeriser)中高速旋转的颗粒上时，同时加入一种液体。所得颗粒是疏松的粒子。

本发明旨在提出改善了的涂覆酶颗粒，它与现有技术中已知的酶颗粒相比其酶粉尘值减小了，且无需广泛使用流化床涂覆器。除了该酶粉尘减少外，用于本发明的涂料中可能掺入添加剂以改变颗粒的功能特性如颜色、稳定性、溶剂化能力以及抗静电性。

本发明的目的之一尤其在于提出一种方法，其中提供低粉尘值所需的外层涂料的用量低，少于25wt％。此外，与现有技术相比，按本发明在流化床装置中形成该涂层的时间可减少50％或更多。

可通过应用液体或油性涂料而达到此目的，它无需在流化床装置中实施。

因此，本发明提出一种制备涂覆酶颗粒的方法，它包括如下步骤：

(i)将酶颗粒与涂料接触，所述涂料是

(a)一种非水液体或其水乳浊液，或是

(b)一种油性混合物，它包括至少一种(a)中的液体，液体中溶有熔点在30～90℃范围内的第二种组分，进行所述“接触”是为了在所述颗粒上提供所述涂料用量低于25wt％的基本均匀的涂层，以及

(ii)将步骤(i)中形成的颗粒与防结块剂接触以获得由Heubach磨耗试验测定的粉尘值低于2μg的自由流动颗粒。

本发明进一步提出按该方法制备的涂覆酶颗粒，以及包括它们的去污剂组合物。

本发明的涂覆酶颗粒通过用已知的方法制备酶颗粒、接着按上述方法涂覆这些酶颗粒而得到。

在一优选的实施方案中，涂料的实施方法是：将液态或油性涂料涂在有待涂覆的颗粒上。

本发明的方法优势之一在于：涂料及有待涂覆的颗粒均不用加热。这意味着酶活性不会受不利影响。涂料具有液态或油性的特点且可以简单地实施及在室温下涂覆。涂料被涂到含酶颗粒上，可利用低速或低切力混合装置如锥形螺杆混合器或行星式混合器、高速混合机或可将涂料均匀地涂到颗粒上的任何型式混合或混合装置。

还有，本技术中已知的涂覆酶颗粒一般要求至少存在约25wt％但通常高于30wt％(占整个颗粒的重量)的外层涂料以达到可接受的粉尘值。而应用本发明的涂覆方法，该用量少于25％，例如1～25wt％，优选地5～20wt％。

另一个优势是：用于本发明的方法中的涂料不需在流化床干燥器中使用。因此在相当昂贵的流化床装置中，每批酶颗粒的涂覆操作时间至少可缩短50％，技术人员知道这是一种兼具经济性及技术优势的方法。

通常地，按本发明，液态或油性涂料与颗粒是在混合装置中混在一起的。例如，可以通过将液态涂料喷到含酶材料上而使涂料与有待涂覆的颗粒相互接触。接着将此混合料混合成湿砂状的物质。当将物料混合至这种程度：即流体涂料可均匀地分布在酶颗粒上后，可加入任意已知的抗结块剂如锻制二氧化硅、滑石粉或淀粉材料使得涂覆颗粒变成自由流动颗粒。

有待用本发明的液态或油性涂料涂覆的颗粒可以是本技术中已知的任何种类的颗粒，尤其是那些与去污剂一起应用的颗粒。例如小球(如NL-C-148807中所述的)、F-granules(US-A-4,242,219)、Marums(NL-A-7110323)、T-granules(US-A-4,106,991)、Perls(WO91/02340)、以及在流化床干燥器中制备的涂覆颗粒如WO-91/06638及JP-A-58/79492中所述的那些。

一般地，大小约为150～3000、最好是300～2000μm的任何类别的颗粒均可按本发明的方法涂覆。

有待涂覆的颗粒包括涂有含酶层的芯材。该芯材应能迅速溶于或分散于水中，它的构成是：糖类如蔗糖的结晶，或是盐如NaCl、Na₂SO₄、(NH₄)₂SO₄、及Na₂CO₃的结晶；熔化组分如非离子表面活性剂、及PEG 6000的小球；独特的东西例如包括粘土及粘合剂；以及如淀粉的粉状物。颗粒的芯大小通常为200～1500μm且可被预涂覆以便使芯材更耐磨。预涂覆物可以是例如：纤维素衍生物、淀粉或其衍生物、或聚合物如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)。通常可在流化床涂覆机中将酶涂到颗粒上。

本发明中用到的酶通常是液态的酶。该液态物可以是微过滤液(microfiltrate)或超滤液、溶解的粉状物或得自发酵过程的任何其它类型的液态物。合适的酶类有：蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、氧化酶等等。此外，可将已知的粘合剂如：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)及乙基纤维素(EC)加入该含酶的液体中；还可加入增塑剂如PEG400、丙二醇、甘油；着色剂；pH调节剂；酶稳定剂；及抗氧化剂。提到的所有这些辅助剂均是本领域技术人员所熟知的。

如果需要的话，该含酶芯材可以在流化床装置中用现有技术中已知的涂料进行预涂覆。对预涂覆的颗粒而言，本发明的优势当然也可获得，即使那些颗粒被预涂了数遍。这种流化床预涂覆的实施可达到最佳化色彩、改善稳定性、或影响颗粒的溶解速度。与本发明中涂料在未预涂下实施的情形相比，该流化床涂覆对本发明的颗粒的粉尘值略有改善。

与该技术中已知的(涂覆)酶颗粒相比、尤其是与WO-93/07263中所述的颗粒相比，本发明的颗粒其Heubach磨耗粉尘值降低了。此处可参照所述的WO-93/07263，其中描述了Heubach磨耗试验。

如上所述，本发明的涂覆方法用到一种液态或油性涂料，与在流化床中实施外层涂层的方法相比，本发明方法有多种优势。流化床涂覆颗粒 WO-93/07263中所述的那些其制备方法是：在流化床涂覆机中相继地将酶层、盐层及最后的涂层喷到芯材上。为了达到可接受的粉尘值，这类颗粒包括至少约25wt％的涂料，比本发明的颗粒中存在的多得多。

本发明的方法有可能用显著低用量的涂料，而与本技术中已知的流化床涂覆颗粒相比，该方法保持至少是可比的、但通常是提高了的特性。事实上，有可能获得具有本发明的优势的颗粒、它基于根本不用任何流化床涂层的颗粒。

按本发明，最好是将酶层(在流化床中)涂到芯材上，然后直接用本发明的液态或油性涂料涂到该酶层上。按该技术制得的颗粒具有很低的粉尘值。

本发明的、在混合装置而不是在流化床中涂覆的颗粒，所需涂料的总量大约只有1～25wt％、优选是5～20wt％，可达到低于2μg、优选低于1.5μg的相当低的粉尘值；已知的流化床涂覆颗粒需要至少25wt％的涂料，达到至少高2～4倍的粉尘值。

本发明中涂覆的涂层通常厚约4～5μm。

本发明的方法的其它优势之一在于：不再需要费时的、在流化床涂覆机中喷涂的步骤。涂覆可在适当的混合或混合装置中实施。这就极大地提高了流化床设备的生产力，因为为制得最终颗粒、在流化床装置中所需的总涂覆时间与已知方法相比减少了50％以上、且通常是75％以上。

还有，它不需将颗粒加热也不需将涂料溶于溶剂、否则就要在后面的步骤中蒸发溶剂。液态或油性涂料通过例如喷涂而与待涂覆的颗粒接触，颗粒是在室温下被涂覆的。

本发明的油性或液态涂料能被均匀地分布，它一般是在混合机中被涂到酶颗粒上。这就意味着该液态或油性涂料不能太粘稠，太粘稠的液态或油性物质会使颗粒被粘到涂料上而结块。同样地，涂料(将要涂覆的)挥发性不能太大。本发明的颗粒将要用于其中的组合物优选地能维持其性能至少达6周且更优选地达3个月或更久，这意味着该液态涂料最好应在这段时间内保持稳定。

通常地，液态涂料应被粘附或被吸附到待涂覆的表面。而且本发明的涂料最好不要对酶的特性产生不利影响，反之亦然。例如，含脂肪酶的颗粒最好不用含甘油一硬脂酸酯的涂料来涂覆，因为脂肪酶能分解硬脂酸酯。

用于本发明的方法中的液体通常是非水液体；但是如果用油性涂料或者是液态或油性乳浊液形式的材料，则可以有水存在，例如，可以用非极性连续相中的水乳液。

合适的非水液体有：油、聚醇、脂肪族醇及液态非离子表面活性剂。合适的油例如石蜡油和亚麻子油，合适的聚醇包括聚乙二醇(PEG)200～800(即平均分子量为200～800的PEG)，脂肪醇例如C₆～C₁₂ Lorols，而合适的液态非离子表面活性剂是Dobanol 45-11^及TritonX-114^。

本发明的油性涂料中除了包括上述的非水液体外还包括至少一种固体物质，该固体物的熔点应在30～90℃范围内，优选是40～80℃，最优选是50～70℃。此外，该固体物熔化时应可溶于此液体中。在此液体中引入固体物质的优势例如在于提高涂层的防湿性和/或降低为得到自由流动物质所需的防结块剂的用量。

合适的固体物包括：PEG≥900(平均分子量大于900的PEG)、优选地≥1500，硬脂酸，甘油一硬脂酸酯，石蜡，非离子表面活性剂，月桂酸钠，以及蜡如蜂蜡。

熔化态的固体物应能溶于此液体中，当冷却到室温时，一般形成均匀的油性物质，其硬度和粘度使其在混合机中可被均匀地涂在颗粒上。通常地，液体对固体的比率在约5∶1和约1∶2之间，例如5∶3或1∶1较为合适。例如PEG4000∶400(1∶1)的混合物提供较硬的油性涂料，而PEG4000∶400(1∶3)则几乎太软。本领域技术人员有能力发现其它具有这些特性的合适的混合物。

液态或油性涂料可形成覆盖酶层的水不透性层。此外，这使它易于加入酶稳定剂以改善酶在洗涤剂组合物中的稳定性。

任何合适的添加剂可被加入液态或油性涂料。首先，可加入着色剂如TiO₂、CaCO₃、Na-Al-硅酸盐、Patent Blue V80、TartrazineXX90等等。此外，可加入已知的抗氧化剂〔如叔丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基羟基苯甲醚(BHA)、棓酸辛酯〕；已知的抗静电剂如PrpagenWK(Hoechst A.G.)、Cyastat SN(NVCP Chemicals)、ZelecNK(Internatio Alchemy Handelsmij B.V.)；透湿调节剂如纤维素衍生物(乙基纤维素、羟丙基纤维素)、纤维素酯〔(甲基)丙烯酸酯如Eudragit〕及其它聚合物。对这些添加剂的要求只是：它们与颗粒中的酶及液态或油性涂料的相容性，以及在油性或液态涂料中的溶解性或分散性。

此外，本发明的涂层的应用可起控制各种酶的释放的作用。通过改变涂层的组成或厚度，可实现依赖于时间的酶的释放。

用于使本发明的涂覆颗粒自由流动的防结块剂可以是任何已知的防结块剂例如：锻制二氧化硅(Aerosil^，例如，Aerosil R972、R200；Cab-o-sil^，例如，TS610)、磷酸钙(Cafos)、TiO₂、滑石粉、玉米及其它谷物淀粉材料等等。

下述实施例将阐述本发明。实施例1

将按NL-C-148807中所述方法制备的、1000g未涂覆的Maxacal^小颗粒(Gist-brocades)置于行星式混合器(HOBART^modelN-50)中。往这些小颗粒中加入30g 55℃的、PEG 4000∶PEG 400(3∶5)的油性混合物。混合30分钟之后，加入15g Cab-o-sil^TS-610，接着又混合5分钟。

对所得自由流动的涂覆颗粒以及未处理的Maxacal颗粒进行淘析试验。试验中，将60g该颗粒置于流化床中流化40分钟，保持空塔速度为0.8m/s。将形成的粉尘收集到Whatman^GF/C滤器上，测定粉尘的质量并测试酶活性。

此处可参照比利时专利申请No.838125中所述的淘析试验。

测得未涂覆Maxacal小颗粒的酶粉尘值为125DE/60g，而本发明的颗粒的粉尘值只有12DE/60g。该酶粉尘值如GB-A-1,353,317中所述的那样以DE(Delft Eenheden；Delft Units)表示。实施例2

将按US-A-4,242,219中所述方法制备的、500g未涂覆的Maxacal^F置于行星式混合器(HOBART model N-50)中。往这些颗粒中加入5g石蜡油∶甘油一硬脂酸酯(1∶1)的油性混合物，混合30分钟后，加入5g Aerosil^R-972(Degussa AG)，接着又混合5分钟。

按实施例1中所述方法测定的粉尘值分别为80DE/60g(未涂覆的Maxacal F)和10 DE/60g(本发明的颗粒)。实施例3

将按WO-93/07263中所述方法制备的、1000g未涂覆的Maxacal流化床颗粒置于行星式混合器(HOBART model N-50)中。往这些颗粒中加入30g石蜡油∶甘油一硬脂酸酯(3∶1)的油性混合物，混合混合分钟后，加入24g Aerosil^R 972，接着又混合10分钟。

测定了未涂覆及涂覆颗粒的淘析粉尘值，但二者均低于检测极限。而Heubach磨耗值则从580μg降至1.1μg酶粉尘/16.25ml颗粒。

该Heubach磨耗值是按流化床试验法测定的，其中质量大约为32g的球遍及容积为16.25ml颗粒的床上，将201/min流速的空气流吹过该床达20分钟，该空气流通过一个滤器，在试验前、后测定该滤器的质量，并分析收集的粉尘以测定以μg表示的酶含量。实施例4

往按NL-C-148807中所述方法制备的、1000g未涂覆的Lipomax^小颗粒中加入25g Triton x114(Union Carbide)。

混合30分钟之后，加入10g Aerosil R972作为防结块剂。将全部混合物又混合10分钟。测得涂覆及未涂覆的小颗粒的Heubach粉尘值分别为＜0.8μg及30μg。实施例5

在流化床装置(MP-1 of Niro-Aeromatic)中，往6kg 400～600μm的Na₂SO₄晶体上喷涂3.5kg、干固含量为26％且含1wt％的硼砂用作酶稳定剂的2,800ADE/mg的Maxacal^UF。紧接着往该酶层上喷涂含5wt％TiO₂(基于干物质重量)的、10kg 12％的Sepifilm^046(SEPPIC)涂料。

该过程的质量收率为98.5％而酶活性得率为95％。将所得产物用1000μm及315μm的筛进行筛分。测得其Heubach磨耗试验值为1μg酶粉尘。

在进一步的试验中，将流化床涂料换成羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基纤维素(HEC)、纤维素、TiO₂、滑石及PEG-400的混合物水溶液。在流化床喷涂之前及期间，在一定的时间间隔取样。在某些情况下用实施例3中所述的涂料涂覆试样。分别用淘析试验法和Heubach试验法测定试样的特性并以酶粉尘(ED)表示，将上述测试结果列于表1。

表1

酶粉尘值

涂料的量(流化床+膏状物)	Heubach(ED)μg	淘析(ED)ADE/60g
涂料的量(流化床+膏状物)	Heubach(ED)μg	淘析(ED)ADE/60g	0％FB^*+5.4％U#	1.2	28
5％FB+5.4％U	＜1.0	23	0％FB^*+5.4％U#	1.2	28
5％FB+5.4％U	＜1.0	23	10％FB	186	134
20％FB	3.5	52	10％FB	186	134

^*FB：流化床涂料

#U：油性涂料

按本发明涂覆的颗粒其粉尘值大大低于只包括流化床涂料的颗粒。实施例6

重复实施例5但此实施例中不用硼砂，不进行流化床涂覆。由于没有流化床涂覆的步骤，所以该实施例的操作只需实施例5中操作所需时间的25％。将所得产物用1000μm的筛筛分，筛后的产物被置于行星式混合器中并用石蜡油：甘油一硬脂酸酯(3∶1)涂覆。测得未涂覆产物的Heubach粉尘值大于1000μg酶粉尘/16.25ml颗粒，而按本发明涂覆的产物其值小于0.2μg酶粉尘/16.25ml颗粒。实施例7

往一个容积为7立方米的Nauta混合机(锥形螺杆)中通过隔板加入4000kg Maxacal小颗粒，在室温下向加入的小颗粒流喷涂120kg温度为70℃的实施例3中所述的油性涂料。

待加完所有的小颗粒及涂料之后，将全部混合物混合15分钟。加入96kg作为防结块剂的Aerosil R972，继续混合15分钟。

其淘析值从72(未涂覆颗粒)减小至低于5 DE/60g(按本发明涂覆的颗粒)。实施例8

为了测定静电性的影响，重复实施例1，利用同样的油性涂料及加有5wt％Zelec NK的涂料与加有5wt％ Prpagen WK的涂料。

涂覆后，使小颗粒通入一个敞开的扁平塑料容器。上述三种不同的小颗粒每种在容器中用手摇动1分钟而使其带电、接着将带电的粒子装入一个30×30cm的木制容器，用Digital Stat-Arc Electronic Fieldmeter，Model 255 M-1(Monroe Electronics)测定其电场强度。该Fieldmeter与颗粒表面间的距离约为1cm。

结果：未含任何抗静电剂的小颗粒只带上少量的初始电荷且在10分钟内慢慢地消失；含Zelec NK的小颗粒未带任何初始电荷；含有Prapagen WK的小颗粒在10秒内失去其初始电荷的50％。

Claims

1.一种制备涂覆酶颗粒的方法，它包括以下步骤：

(i)将酶颗粒与涂料接触，所述涂料是

(a)一种非水液体或其水乳浊液，或者

(b)一种油性混合物，它包括至少一种(a)中的液体，液体中溶有熔点在30～90℃范围内的第二种组分，进行所述的“接触”是为了在所述颗粒上提供所述涂料用量低于25wt％的基本均匀的涂层，以及

2.一种按权利要求1的方法，其中所述的液体选自：油、聚醇、脂肪族醇及液态非离子表面活性剂。

3.一种按权利要求1的方法，其中对有待涂布的酶颗粒在流化床中用包括不高于待涂覆颗粒的5wt％的预涂材料进行预涂布。

4.一种按权利要求1的方法，其中的涂料(a)或(b)被直接涂到颗粒的酶层上。

5.一种按权利要求1至4中任一项的方法，其中的涂料(a)或(b)及可任选的防结块剂在混合机或搅拌器中被涂到颗粒上。

6.一种按权利要求5的方法，其中的混合机是低切力混合机。

7.一种按前述权利要求中任一项的方法，其中使用涂料(a)或(b)以形成5～20wt％的涂层。

8.一种按前述权利要求中任一项的方法，其中的防结块剂是锻制二氧化硅、磷酸钙、TiO₂、滑石粉或淀粉。

9.一种按前述权利要求中任一项的方法，其中待涂布的颗粒的芯大小为200～1500μm。

10.一种按前述权利要求中任一项的方法，其中使用涂料(a)或(b)以形成厚度为4～5μm的涂层。

11.一种按前述权利要求之任一项的方法，其中的组分(b)中，液体(a)对固体的比为5∶1～1∶2。

12.一种涂覆酶颗粒，按Heubach磨耗试验测得其粉尘值低于2μg，优选地低于1.5μg。

13.一种按权利要求12的涂覆酶颗粒，可根据权利要求1至11中任一项的方法制得。

14.一种去污剂组合物，它包括权利要求12中所定义的一种或多种涂覆酶颗粒。